AULA 3 - Microprocessadores - Graduação - Histórico de revisão

imported>Fargoud: /* Ciclo de Instrução */

2019-08-20T17:19:35Z

Ciclo de Instrução

← Edição anterior		Edição das 14h19min de 20 de agosto de 2019
Linha 268:		Linha 268:
	* Controle - são instruções que servem para controlar os dispositivos do computador, como para ligar um periférico, iniciar uma operação do disco rígido, ou transferir um dado que acabou de chegar pela Internet para a Memória Principal;		* Controle - são instruções que servem para controlar os dispositivos do computador, como para ligar um periférico, iniciar uma operação do disco rígido, ou transferir um dado que acabou de chegar pela Internet para a Memória Principal;

	* Operações compostas - são operações que combinam uma ou mais ~~intrusões~~ das outras em uma mesma operação.		* Operações compostas - são operações que combinam uma ou mais instruções das outras em uma mesma operação.

	===Busca de Dados===		===Busca de Dados===

imported>Fargoud: /* O MICROPROCESSADOR */

2018-03-20T13:02:58Z

O MICROPROCESSADOR

← Edição anterior		Edição das 10h02min de 20 de março de 2018
Linha 47:		Linha 47:

	[[imagem: MIPestrutmip.png\|center]]		[[imagem: MIPestrutmip.png\|center]]
			[[imagem: MIPestrutmip2.png\|center]]

	Por exemplo, a arquitetura interna de um processador ARM é:		Por exemplo, a arquitetura interna de um processador ARM é:

imported>Fargoud em 12h12min de 20 de março de 2018

2018-03-20T12:12:26Z

← Edição anterior		Edição das 09h12min de 20 de março de 2018
Linha 522:		Linha 522:

	Só então ele será executado. A memória precisa ser grande o bastante para armazenar a maior quantidade possível de programas, e também precisa ser rápida o suficiente para buscar os dados e enviá-los o mais rapidamente possível à CPU, e também salvá-los no menor tempo possível. A velocidade das memórias é determinada essencialmente pela tecnologia de transistores utilizada. Essa tecnologia é relacionada ao preço. Quanto mais rápidas, mais caras elas são.		Só então ele será executado. A memória precisa ser grande o bastante para armazenar a maior quantidade possível de programas, e também precisa ser rápida o suficiente para buscar os dados e enviá-los o mais rapidamente possível à CPU, e também salvá-los no menor tempo possível. A velocidade das memórias é determinada essencialmente pela tecnologia de transistores utilizada. Essa tecnologia é relacionada ao preço. Quanto mais rápidas, mais caras elas são.


			[[media: historproc.ppt\| Histórico figuras]]


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imported>Fargoud: /* BARRAMENTOS INTERNOS */

2018-03-06T19:27:45Z

BARRAMENTOS INTERNOS

← Edição anterior		Edição das 16h27min de 6 de março de 2018
Linha 465:		Linha 465:

	==BARRAMENTOS INTERNOS==		==BARRAMENTOS INTERNOS==
	~~Os barramentos internos ou vias internas interligam os diversos componentes do~~
	~~microprocessador, conduzindo dados e endereços.~~

			Um '''barramento''' ou '''via''' ou '''bus''' é um conjunto de pinos/conexões do microprocessador por onde trafegam um ou mais sinais de hardware.

			Um microprocessador possui três tipos de barramentos utilizados para transporte: bus de dados, bus de endereços e bus de controle.

			Os barramentos internos ou vias internas interligam os diversos componentes do microprocessador, conduzindo dados e endereços.

			Para facilitar a visualização, os Barramentos de Dados e de Endereço são apresentados replicados, tanto do lado esquerdo, quanto do direito da figura.

	~~Os papéis dos barramentos e da memória~~		[[imagem: MIPbusint.png\|center]]
	~~Saindo um pouco de dentro da CPU, podemos enxergar os barramentos e a Memória Principal, como é apresentado na~~ [~~fig_CPU_com_barramento~~]~~. Para facilitar a visualização, os Barramentos de Dados e de Endereço são apresentados replicados, tanto do lado esquerdo, quanto do direito da figura.~~

	~~scaledwidth=“30%~~
	~~Figura 7. Estrutura de uma CPU com barramentos~~

	A comunicação da Unidade de Controle e da Unidade de Ciclo de Dados é feita sempre com a Memória Principal através dos barramentos. Os endereços são transmitidos sempre via Barramento de Endereços para a memória, sempre de forma unidirecional da CPU para a memória. Quando as instruções são transmitidas da memória para a Unidade de Controle, elas utilizam o Barramento de ~~Dados. Isso porque as instruções são tratadas pela memória como um conteúdo como um outro qualquer. Ela não faz distinção entre~~ dados e instruções. O mesmo Barramento de Dados é utilizado pela Unidade de Ciclo de Dados para receber os operando das operações a serem realizadas e para enviar os resultados de volta para a memória.		===Barramento de dados===

	Fica claro então a importância da Memória Principal. Todo e qualquer programa só poderá ser executado a partir dela. Quando você, por exemplo, deseja executar um programa de um pendrive conectado pela USB do computador, ~~ele antes precisa ser copiado~~ para ~~a Memória Principal. Só então ele será executado. A memória precisa ser grande~~ o ~~bastante para armazenar a maior quantidade possível~~ de ~~programas, e também precisa ser rápida o suficiente para buscar os~~ dados e ~~enviá-los~~ o ~~mais rapidamente possível à CPU, e também salvá-los no menor tempo possível~~. ~~A velocidade~~ das ~~memórias~~ é ~~determinada essencialmente pela tecnologia~~ de ~~transistores utilizada. Essa tecnologia~~ é ~~relacionada ao preço. Quanto mais rápidas~~, ~~mais caras elas são~~.		Barramento bidirecional, utilizado para realizar o intercâmbio de dados e instruções com o exterior. Uma das principais características de um microprocessador é o número de bits que o barramento de dados pode transferir, que determina se o processador é de 8, 16, 32 ou 64 bits.

			Determina o número de bits da palavra de dados que pode ser transferida de/para o microprocessador e, também (quase sempre) o tamanho da palavra de dados que pode ser operada pela ALU.

	~~Um barramento ou via ou bus é um conjunto de pinos do microprocessador por onde~~		===Barramento de endereços===
	~~trafegam um ou mais sinais de hardware. Um microprocessador possui três tipos de barramentos~~
	~~utilizados para transporte: bus de dados, bus~~ de endereços ~~e bus de controle.~~		Barramento unidirecional, constituído de um conjunto de linhas de endereço que indicam a posição de memória onde se encontra o dado requisitado. Uma vez dada a posição, a informação armazenada na memória passará à CPU através do barramento de dados.
	~~Barramento de dados: Barramento bidirecional, utilizado para realizar o intercâmbio de dados e~~
	~~instruções com o exterior. Uma das principais características de um microprocessador é o~~		Define a quantidade de posições de memória e/ou de portas de entrada/saída que podem ser acessadas pelo microprocessador (para n bits do barramento de endereços, 2n bytes de memória podem ser endereçados, ou seja, 2n endereços físicos podem ser acessados – capacidade de endereçamento).
	~~número de bits que o barramento de dados pode transferir, que determina se o processador é de~~
	~~8, 16, 32 ou 64 bits. Determina o número de bits da palavra de dados que pode ser transferida~~
	~~de/para o microprocessador e, também (quase sempre) o tamanho da palavra de dados que pode~~		===Barramento de controle===
	~~ser operada pela ALU.~~
	~~Barramento de endereços:~~ Barramento unidirecional, constituído de um conjunto de linhas de		Barramento bidirecional, formado por um número variável de linhas, através das quais se controlam as unidades complementares (habilitação e desabilitação das memórias para leitura e escrita, permissão para periféricos ou coprocessadores acessarem as vias de dados e endereços).
	endereço que indicam a posição de memória onde se encontra o dado requisitado. Uma vez dada
	a posição, a informação armazenada na memória passará à CPU através do barramento de dados.		Transfere, para as diversas partes do sistema, sinais que definem e orientam toda a sua operação.
	Define a quantidade de posições de memória e/ou de portas de entrada/saída que podem ser
	acessadas pelo microprocessador (para n bits do barramento de endereços, 2n bytes de memória
	podem ser endereçados, ou seja, 2n endereços físicos podem ser acessados – capacidade de
	endereçamento).
	Barramento de controle: Barramento bidirecional, formado por um número variável de linhas,
	através das quais se controlam as unidades complementares (habilitação e desabilitação das
	memórias para leitura e escrita, permissão para periféricos ou coprocessadores acessarem as vias
	de dados e endereços). Transfere, para as diversas partes do sistema, sinais que definem e
	orientam toda a sua operação.
	Sinais de controle típicos de um microprocessador são:		Sinais de controle típicos de um microprocessador são:
	 leia de uma posição de memória (memory read);
	 leia de uma porta de E/S (I/O read);		# leia de uma posição de memória (memory read);
	 escreva em uma posição de memória (memory write);		# leia de uma porta de E/S (I/O read);
	 escreva em uma porta de E/S (I/O write);		# escreva em uma posição de memória (memory write);
	 pedido de interrupção de programa (interruption request);		# escreva em uma porta de E/S (I/O write);
			# pedido de interrupção de programa (interruption request);
	pedido de uso de vias (bus request ou hold request);		pedido de uso de vias (bus request ou hold request);
	 pedido de espera (wait ou ready);		# pedido de espera (wait ou ready);
	 sinal de relógio (clock); e		# sinal de relógio (clock); e
	 sinal de partida/reinício (reset).		# sinal de partida/reinício (reset).



			A comunicação da Unidade de Controle e da Unidade de Ciclo de Dados é feita sempre com a Memória Principal através dos barramentos.

			Os endereços são transmitidos sempre via Barramento de Endereços para a memória, sempre de forma unidirecional da CPU para a memória.

			Quando as instruções são transmitidas da memória para a Unidade de Controle, elas utilizam o Barramento de Dados. Isso porque as instruções são tratadas pela memória como um conteúdo como um outro qualquer. Ela não faz distinção entre dados e instruções. O mesmo Barramento de Dados é utilizado pela Unidade de Ciclo de Dados para receber os operando das operações a serem realizadas e para enviar os resultados de volta para a memória.

			Fica claro então a importância da Memória Principal.

			Todo e qualquer programa só poderá ser executado a partir dela.

			Quando você, por exemplo, deseja executar um programa de um pendrive conectado pela USB do computador, ele antes precisa ser copiado para a Memória Principal.

			Só então ele será executado. A memória precisa ser grande o bastante para armazenar a maior quantidade possível de programas, e também precisa ser rápida o suficiente para buscar os dados e enviá-los o mais rapidamente possível à CPU, e também salvá-los no menor tempo possível. A velocidade das memórias é determinada essencialmente pela tecnologia de transistores utilizada. Essa tecnologia é relacionada ao preço. Quanto mais rápidas, mais caras elas são.

imported>Fargoud: /* Sobre o desempenho */

2018-03-06T19:21:01Z

Sobre o desempenho

← Edição anterior		Edição das 16h21min de 6 de março de 2018
Linha 335:		Linha 335:
	É possível agora perceber que o desempenho das CPUs depende de muito outros fatores além da velocidade do seu clock.		É possível agora perceber que o desempenho das CPUs depende de muito outros fatores além da velocidade do seu clock.

	O computador precisa ter memórias rápidas para reduzir o tempo dos Ciclos de Busca, ~~precisam~~ de mais registradores para usar menos a memória e também que poucas interrupções ocorram.		O computador precisa ter memórias rápidas para reduzir o tempo dos Ciclos de Busca, precisa de mais registradores para usar menos a memória e também que poucas interrupções ocorram.

	Cada vez que uma interrupção ocorre, o programa deve ser interrompido e a chamada deve ser atendida.		Cada vez que uma interrupção ocorre, o programa deve ser interrompido e a chamada deve ser atendida.
Linha 341:		Linha 341:
	Isso vai atrasar demais o tempo de execução dos programas, dando a impressão de baixo desempenho.		Isso vai atrasar demais o tempo de execução dos programas, dando a impressão de baixo desempenho.

	Basicamente, há dois tipos programas, os orientados à CPU e os orientados a Entrada e Saída. Na ~~[fig_entrada_saida]~~ o comportamento dos primeiros é mostrado na parte a) e o dos segundos na parte b).		Basicamente, há dois tipos programas, os orientados à CPU e os orientados a Entrada e Saída. Na figura abaixo, o comportamento dos primeiros é mostrado na parte a) e o dos segundos na parte b).

	[[imagem: MIPexecio.png\|center]]		[[imagem: MIPexecio.png\|center]]

imported>Fargoud: /* Ciclo de Instrução */

2018-03-06T19:16:39Z

Ciclo de Instrução

← Edição anterior		Edição das 16h16min de 6 de março de 2018
Linha 252:		Linha 252:
	Toda CPU trabalha em dois ciclos principais, o '''Ciclo de Busca''' e o '''Ciclo de Execução''', como pode ser visto na figura abaixo. Assim que o computador é iniciado, a CPU entra no Ciclo de Busca, em seguida passa para o Ciclo de Execução e depois volta para o Ciclo de Busca. Ela continua nesse processo até que precise ser desligada, saindo do Ciclo de Execução para o estado final.		Toda CPU trabalha em dois ciclos principais, o '''Ciclo de Busca''' e o '''Ciclo de Execução''', como pode ser visto na figura abaixo. Assim que o computador é iniciado, a CPU entra no Ciclo de Busca, em seguida passa para o Ciclo de Execução e depois volta para o Ciclo de Busca. Ela continua nesse processo até que precise ser desligada, saindo do Ciclo de Execução para o estado final.

	[[imagem: MIPcicloinstr.png\|center]		[[imagem: MIPcicloinstr.png\|center]]

imported>Fargoud: /* UNIDADE DE CONTROLE (UC) */

2018-03-06T19:14:25Z

UNIDADE DE CONTROLE (UC)

Mostrar alterações

imported>Fargoud: /* UNIDADE DE CONTROLE (UC) */

2018-03-06T16:41:10Z

UNIDADE DE CONTROLE (UC)

Mostrar alterações

imported>Fargoud: /* Registradores do ARM7 */

2018-03-06T16:26:53Z

Registradores do ARM7

← Edição anterior		Edição das 13h26min de 6 de março de 2018
Linha 200:		Linha 200:
	O modo de operação corrente determina a composição dos registradores que formam o banco.		O modo de operação corrente determina a composição dos registradores que formam o banco.

	A Figura ~~1.1~~ ilustra a composição do banco de registradores para cada modo de operação do processador.		A Figura abaixo ilustra a composição do banco de registradores para cada modo de operação do processador.

	Na Figura, os registradores estão numerados de 0 a 36 (canto superior direito de cada registrador), indicando os 37 registradores físicos.		Na Figura, os registradores estão numerados de 0 a 36 (canto superior direito de cada registrador), indicando os 37 registradores físicos.

imported>Fargoud: /* Registradores */

2018-03-06T16:24:46Z

Registradores

← Edição anterior		Edição das 13h24min de 6 de março de 2018
Linha 116:		Linha 116:
	[[imagem: MIPbancoregisPPG.png\|center]]		[[imagem: MIPbancoregisPPG.png\|center]]


	~~[[imagem: MIPbancoregisarm7.png\|center]]~~

	Quando uma operação precisa ser realizada e seus dados estão nos Registradores de Propósito Geral, a CPU não precisa buscá-los na memória e o processamento torna-se muito mais rápido.		Quando uma operação precisa ser realizada e seus dados estão nos Registradores de Propósito Geral, a CPU não precisa buscá-los na memória e o processamento torna-se muito mais rápido.
Linha 131:		Linha 129:

	São exemplos de registradores especiais:		São exemplos de registradores especiais:








	O tamanho e quantidade dos registradores de uma CPU é uma das principais decisões de projeto. Se forem grandes demais, ou em quantidade maior do que a necessária, podem resultar em desperdício e aumento desnecessário no preço do processador. Já se forem pequenos, ou em pouca quantidade, com certeza vão tornar o computador muito mais lento do que o desejado. Encontrar o tamanho e quantidade ideias é trabalhoso e geralmente é feito através de simuladores e de muito testes e anos de experiência.


	===Acumulador===		===Acumulador===
Linha 187:		Linha 175:

	Em muitos microprocessadores, quando um dado é inserido na pilha, o Stack Pointer é decrementado, ocorrendo o inverso quando um dado é retirado		Em muitos microprocessadores, quando um dado é inserido na pilha, o Stack Pointer é decrementado, ocorrendo o inverso quando um dado é retirado




			O tamanho e quantidade dos registradores de uma CPU é uma das principais decisões de projeto. Se forem grandes demais, ou em quantidade maior do que a necessária, podem resultar em desperdício e aumento desnecessário no preço do processador. Já se forem pequenos, ou em pouca quantidade, com certeza vão tornar o computador muito mais lento do que o desejado. Encontrar o tamanho e quantidade ideias é trabalhoso e geralmente é feito através de simuladores e de muito testes e anos de experiência.

	===Registradores do ARM7===		===Registradores do ARM7===